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        順德30 a來氣溫的變化特征及其突變檢驗分析

        2015-04-05 05:23:41陳惠芳邢佳歡招偉文
        中低緯山地氣象 2015年4期
        關(guān)鍵詞:最低氣溫順德平均氣溫

        陳惠芳,邢佳歡,招偉文

        (廣東省佛山市順德區(qū)氣象局,廣東 順德 528300)

        順德30 a來氣溫的變化特征及其突變檢驗分析

        陳惠芳,邢佳歡,招偉文

        (廣東省佛山市順德區(qū)氣象局,廣東 順德 528300)

        利用順德站1984—2013年逐年平均氣溫、最高和最低氣溫資料,分析了順德近30 a來氣溫的年、季和月際變化趨勢和特點。結(jié)果表明:順德年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫呈逐年上升趨勢,增速差異不大;四季氣溫亦呈上升趨勢,但增速存在著明顯差異,秋季氣溫增速最大,為0.80℃/10 a,夏季最小,相差0.35℃/10 a;7月份平均氣溫的上升速度比1月份的快1倍;平均最高氣溫和平均最低氣溫均越來越高,且后者增速快于前者;年平均氣溫在1994年后明顯升高,為一突變現(xiàn)象。

        氣溫;變化特征;突變檢驗;順德

        1 引言

        氣候系統(tǒng)的變暖是毋庸置疑的。IPCC第五次評估報告第一工作組報告(決策者摘要)指出,1998—2012年,每10 a溫度升高0.05(-0.05至+0.15)℃[1];近50 a,廣東氣溫升高與全球平均水平相當(dāng),其中珠江三角洲地區(qū)是主要增溫區(qū)域,其次是東南部沿海地區(qū)[2],劉愛君分析認(rèn)為近50 a來廣東氣溫變化趨勢與全球氣溫同步,持續(xù)升溫始于80年代后期,廣東的升溫速度快于全球,從整體趨勢看,廣東未來升溫趨勢可能還會高于全球[3]。大氣的變暖已引起全世界的關(guān)注,也已有很多人對氣溫的變化特征進行了研究[4-8],而位于珠三角群腹地的順德,氣溫又有什么變化特征呢?本文通過線性趨勢傾向分析法、t檢驗[9]和Mann-Kendall突變檢驗法[10],對順德的氣溫進行研究分析,為順德應(yīng)對氣候變化,合理規(guī)劃發(fā)展,減少城市化的負(fù)面效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

        2 資料與方法

        順德占地806 km2,北鄰佛山、南至中山、東連番禺、西接鶴山,是珠江三角洲平原的中部,地處北回歸線以南。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,光照充足,雨量充沛,常年溫暖濕潤。

        2.1 資料來源

        順德站是國家氣象站,觀測數(shù)據(jù)可信度高。本文所用的資料為順德站1984—2013年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫的年值、季值和月值。資料由廣東省氣象局提供。

        2.2 分析方法及定義

        采用線性趨勢傾向分析法進行分析,并利用t檢驗對相關(guān)性進行檢驗。

        定義溫度曲線線性回歸方程的趨勢線斜率為溫度變化速率,即溫度上升率,單位℃/10a,表示每10 a的溫度變化幅度。

        定義月平均最高氣溫減去月平均最低氣溫為月較差氣溫。

        季節(jié)采用氣象學(xué)季節(jié)定義,即3—5月、6—8月、9—11月、12—翌年2月分別為春、夏、秋、冬[11]。

        利用Mann-Kendall突變檢驗法對順德逐年平均氣溫進行突變檢驗。

        3 順德溫度變化總趨勢

        3.1 溫度的年際變化特征

        從圖1可見,順德的年平均氣溫、平均最低氣溫和平均最高氣溫均呈上升趨勢,上升率差異不大,均通過信度為0.01的t檢驗。年平均氣溫增溫速率為0.67℃/10 a,高于同期全球增溫速率0.05℃/10 a[1]和全國增溫速率0.52℃/10 a[12],也高于相鄰的南海區(qū)的增溫速率0.47℃/10 a[13]。曲線呈振蕩向上態(tài)勢,基本是3~4 a出現(xiàn)一個氣溫峰值,最高在2007年,達(dá)23.8℃。前期10 a變化平穩(wěn),在21.2~22.7℃之間波動變化,均小于歷年平均值22.8℃;中期10 a為明顯增長期,從1998年躍上23℃后,基本是穩(wěn)定在這個溫度線以上;后期10 a增速變緩。年最低氣溫比最高氣溫增溫速率要大、增溫明顯,說明城市化對平均最低氣溫的影響較大。

        圖1 1984—2013年順德年平均氣溫、平均最低氣溫、平均最高氣溫的年際變化

        3.2 溫度的季變化特征

        從圖2可見,順德春、夏、秋、冬溫度呈上升趨勢,增速分別是0.73℃/10 a、0.45℃/10 a、0.80℃/10 a、0.53℃/10 a。春、夏、秋季通過信度為0.01的t檢驗,表明增溫趨勢明顯;冬季通過信度為0.05的t檢驗,表明增溫趨勢較明顯。增溫最大在秋季,與廣東省整體情況不一致(廣東最大在冬季為0.25~0.35℃/10 a,且遠(yuǎn)高于其值);最小在夏季,與廣東省整體情況一致(0.01~0.19℃/10 a,但仍遠(yuǎn)高于其值)[14]。表明順德的增溫速率遠(yuǎn)高于廣東省的平均情況。順德在秋季多數(shù)受反氣旋環(huán)流影響,秋高氣爽,降水顯著下降,日間太陽短波輻射增強,建筑物、水泥地面等城市下墊面吸收和儲存的熱量較多,升溫明顯,夜間下墊面向大氣長波輻射,有效地加熱了近地層大氣,使得氣溫越來越高;夏季由于持續(xù)受到來自南海和西太平洋的西南暖濕氣流影響,多云多雨,有效遮擋了太陽的短波輻射,另外,夏季風(fēng)較大,也有利于熱的擴散,使得氣溫的升高幅度不如其它季節(jié)。

        圖2 1984—2013年順德四季年際變化

        3.3 溫度的月變化特征

        1984—2013年,順德30 a的平均氣溫以7月份的平均氣溫最高,為29.2℃,次高在8月,為29.1℃,僅低0.1℃;以1月份的平均氣溫最低,為14.1℃,次低在2月,為15.7℃。月平均氣溫最高和最低最大相差15.1℃。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),歷年的月平均氣溫雖然以7月份最高,但并不是每一年的7月份平均氣溫均是全年最高的。據(jù)統(tǒng)計,30 a中,有12年8月平均氣溫高于7月,占總年份的4成。同樣,也并不是每一年的1月份平均氣溫均是全年最低的,有9 a 2月份平均氣溫低于1月,占總年份的3成。以最冷月(1月)和最熱月(7月)為代表分析(圖略),得到溫度上升率分別為0.23和0.46℃/10a,表明7月份平均氣溫的上升速度比1月份的快1倍。

        表1 1984—2013年逐月平均氣溫、平均最高和平均最低氣溫表

        反映一個地區(qū)的冷熱程度,除了平均溫度外,最高氣溫和最低氣溫也是一個量度[15]。在最熱月7月中,1984—1995年12 a中平均最高氣溫僅有4 a高于7月平均最高,占33%,最高34.2℃,僅高于平均值0.8℃,而1996—2013年則有13 a平均最高氣溫高于7月平均值,占72%,最高35.4℃,高于平均值6.2℃。說明平均最高氣溫越來越高。同樣,1984—1995年逐年平均最低氣溫低于最冷月1月平均值的有10 a,占8成,最低7.5℃,低于平均值3.9℃,而1996—2013年逐年平均最低氣溫低于最冷月平均值僅有4 a,占2成,最低8.4℃,低于平均值3℃。說明平均最低氣溫也越來越高。從表1可知,最大月較差在7月和12月,為7.2℃,次大月較差在8月和11月。這與7—8月中小尺度熱雷雨天氣有關(guān),熱雷雨前悶熱高溫,熱雷雨后熱能迅速消耗,氣溫明顯下降,有時甚至前后可降溫10℃,而11—12月秋高氣爽,白天太陽短波輻射強,大氣被明顯加熱,氣溫明顯升高,夜間因晴空,大氣熱量通過長波輻射而損失,氣溫明顯下降,致日較差大,最終導(dǎo)致月較差大。最小月較差在4月,為6.2℃,次小月較差在2月和3月,僅小0.1℃,這與2—4月份的低溫陰雨或倒春寒天氣有關(guān)。

        4 氣溫突變檢驗分析

        氣候突變是普遍存在于氣候系統(tǒng)中的一個重要現(xiàn)象。氣候突變是指氣候要素從一個平均值狀態(tài)到另一平均值狀態(tài)的急劇變化,即從一種穩(wěn)定態(tài)(或穩(wěn)定的持續(xù)變化趨勢)跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定(或穩(wěn)定的持續(xù)變化趨勢)的現(xiàn)象[16]。從順德1984—2013年溫度的年際變化特征可知,前期10 a變化平穩(wěn),中期10 a為明顯增長期,后期10 a增速變緩,這樣的變化趨勢是否存在著突變呢?下面利用Mann-Kendall突變檢驗法對順德逐年平均氣溫進行突變檢驗。

        圖3 1984—2013年逐年平均氣溫突變檢驗M-K曲線

        圖3為順德1984—2013年逐年平均氣溫突變檢驗M-K曲線圖,UF為順序時間序列統(tǒng)計曲線,UB為逆序時間序列統(tǒng)計曲線??梢?,UF>0,表明逐年平均氣溫呈上升趨勢。UF和UB兩條曲線在顯著性水平為0.05的信度線出現(xiàn)了交點,交點在1994年,也即在1994年氣溫發(fā)生了突變。交點前UF曲線除1987年和1991年2次超過顯著性水平的信度線外,其余年份均在信度線以下,曲線呈振蕩變化,與前期10 a氣溫變化平穩(wěn)相一致;交點后UF曲線均超過信度線,尤其是1996年開始顯著上升,與中期10 a氣溫為明顯增長期相一致;2007年后UF曲線上升變緩,與后期10 a氣溫增速變緩基本一致。

        5 結(jié)論

        分析結(jié)果表明,順德近30 a來:

        ①年平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫呈逐年上升趨勢,增速差異不大,均通過信度為0.01的t檢驗,且上升速度高于全球及全國。年平均最低氣溫增溫速率稍大,年平均最高氣溫增溫速率稍小,城市化對年平均最低氣溫影響最大,對年平均最高氣溫影響最小。

        ②四季氣溫呈上升趨勢,且增速存在著明顯差異。秋季增速最大,夏季最小,增溫速率遠(yuǎn)高于廣東省的平均情況。

        ③最冷月(1月)和最熱月(7月)溫度上升率分別為0.23℃/10 a和0.46℃/10 a,表明7月份平均氣溫的上升速度比1月份的快1倍。平均最高氣溫和平均最低氣溫都越來越高,且平均最低氣溫增速更大。

        ④在突變檢驗中,UF和UB兩條曲線交于1994年,年平均氣溫在1994年后明顯升高,為一突變現(xiàn)象。

        [1] IPCC第五次評估報告第一工作組報告:氣候變化,自然科學(xué)基礎(chǔ)—決策者摘要[R].IPCC,瑞士日內(nèi)瓦.2013(3).

        [2] 廣東省氣候變化評估報告編制課題組.廣東氣候變化評估報告(節(jié)選)[J].廣東氣象,2007,29(3):1-14.

        [3] 劉愛君.廣東近半個世紀(jì)的氣溫變化趨勢[J].廣東氣象,2003(4):11-13.

        [4] 梅媛媛,李毅,龍榮華.昆明地區(qū)近40 a氣溫變化特征及其突變檢驗[J].貴州氣象,2013,37(2):1-5.

        [5] 羅乃興,曾莉萍,黃世芹,等.貴陽市氣候變化及其近20 a氣溫演變特征[J].貴州氣象,2013,37(1):11-14.

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        [8] 嚴(yán)小冬,金建德,雷云,等.貴州近50 a氣溫時空分布特征分析[J].貴州氣象,2005,29(2):6-9.

        [9] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計分析與預(yù)報方法[M].北京:氣象出版社,2007.

        [10] 魏風(fēng)英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京:氣象出版社,2007.

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        [14] 黃珍珠,秦鵬,胡婭,等.48 a來廣東省不同區(qū)域的溫度變化特征[J].廣東氣象,2008,30(3):1-3.

        2015-04-28

        陳惠芳(1962—),女,工程師,主要從事天氣預(yù)報服務(wù)和測報工作。

        廣東省佛山市氣象局科學(xué)技術(shù)研究項目。

        1003-6598(2015)04-0041-03

        P423.3

        B

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